Tagarchief: Antarctica

Hoe opwarming van Antarctica de zeespiegelstijging zou kunnen temperen

Automatisch weerstation Kohnen op Antarctica. (Foto: Institute for Marine and Atmospheric Research, Universiteit Utrecht)

Het is algemeen bekend: van al het ijs dat er is op aarde ligt het overgrote deel op Antarctica. Het ligt voor de hand dat een deel van dat ijs zal smelten als Antarctica opwarmt. De vraag die veel wetenschappers bezighoudt is: hoeveel en hoe snel? Over het antwoord bestaat nog flink wat wetenschappelijke onzekerheid, omdat er nogal wat factoren meespelen. Onderzoek naar de stabiliteit van de basis van gletsjers op Antarctica bracht de afgelopen jaren nogal eens slecht nieuws, maar met een nieuw onderzoek kwam er onlangs goed nieuws vanaf de bovenkant van het ijs. Verschillende Amerikaanse en Europese instituten hebben aan het onderzoek meegewerkt. Hoofdauteur van het artikel is NASA-onderzoeker Brooke Medley, een van de andere auteurs is Carleen Tijm-Reijmer van de Universiteit Utrecht. De titel van het artikel in Geophysical Research Letters geeft de afloop van het verhaal al weg: “Temperature and snowfall in western Queen Maud Land increasing faster than climate model projections.” In het onderzochte gebied op Antarctica is over de afgelopen 19 jaar een temperatuurstijging gemeten van meer dan 1°C per decennium; aanzienlijk sneller dan verwacht werd op basis van modelprojecties. En met de gestegen temperatuur is ook de hoeveelheid sneeuw die er valt flink toegenomen. De gemeten waarden liggen buiten wat er te verwachten zou zijn op basis van natuurlijke variabiliteit.

Dat meer kou ook meer sneeuwval oplevert is een misverstand dat zo af en toe nog wel eens voorbijkomt in klimaatdiscussies. Natuurlijk is er kou nodig voor sneeuw, maar te koud is ook niet goed, omdat de hoeveelheid waterdamp die lucht kan bevatten afneemt als de temperatuur daalt. Bij temperaturen ver beneden het vriespunt kan er daarom hooguit zo nu en dan een minivlokje vallen en de zwaarste sneeuwval komt alleen voor bij temperaturen net onder 0°C. Opwarming van echt koude gebieden zal daarom in het algemeen tot gevolg hebben dat er meer sneeuw valt, zo is de verwachting. En dat is precies wat dit onderzoek vindt. Lees verder

Antarctica: ijsgroei of ijsafname?

Door: Dr. Jan Wuite, Enveo, Innsbruck

Volgens een nieuw verschenen studie van NASA-wetenschapper Jay Zwally in het Journal of Glaciology, afgelopen week breed uitgemeten in de media, nam het landijs op Antarctica over de periode 2003-2008 toe met 82 gigaton per jaar. Antarctica zou niet bijdragen aan de zeespiegelstijging maar deze zelfs matigen met zo’n 0,23 mm per jaar. De studie oogstte direct veel kritiek van andere vooraanstaande wetenschappers in het vakgebied. Er zijn immers veel aanwijzingen dat het landijs op Antarctica juist afneemt en dat dat bovendien wel eens een onomkeerbaar proces zou kunnen zijn. Hoe past deze nieuwe studie in dat plaatje, wat betekent het voor de te verwachten zeespiegelstijging en kloppen deze getallen eigenlijk wel? Glacioloog en poolwetenschapper Jan Wuite, werkzaam bij Enveo te Innsbruck en betrokken bij diverse internationale onderzoeken over Antarctica, licht toe.

Eén van de nadelige gevolgen van de klimaatverandering is de mondiale zeespiegelstijging. Op het moment stijgt deze gemiddeld met ruim 3 mm per jaar, dat is twee maal zo snel als gedurende de vorige eeuw. De verwachtingen zijn dat tegen het eind van deze eeuw de zeespiegel met minimaal zo’n 70 cm zal zijn gestegen. De hoofdoorzaken hiervan zijn duidelijk: de wereldwijde afname van landijs (berggletsjers en ijskappen) in combinatie met de uitzetting van zeewater als gevolg van de opwarming. Ter verduidelijking: landijs ligt op land en kan kilometers dik zijn. Dit in tegenstelling tot seizoensgebonden zeeijs (vnl. bevroren zeewater) dat typisch slechts enkele meters dik is en geen directe invloed heeft op de zeespiegel. Diverse studies hebben in de afgelopen jaren laten zien dat de bijdrage van de twee grootste ijskappen op aarde, Groenland en Antarctica, aan de zeespiegelstijging steeds dominanter aan het worden is. De grootste onzekerheid over de te verwachten stijging in de toekomst wordt veroorzaakt door onzekerheid over de bijdrage van Antarctica. Het is mogelijk dat deze door extra sneeuwval – warmere lucht kan meer vocht bevatten – wordt beperkt. Het is ook mogelijk dat het ijs juist steeds sneller naar de oceanen wordt afgevoerd.

Er is veel ijs in Antarctica, op sommige plaatsen is het ijs wel meer dan 4 km dik. De totale hoeveelheid ijs op het continent, wanneer het compleet zou smelten, is goed voor zo’n 58 m zeespiegelstijging wereldwijd. Zelfs wanneer slechts een klein deel hiervan zou smelten zou dat al grote gevolgen kunnen hebben voor laag gelegen gebieden, maar ook voor bijvoorbeeld de oceaan circulatie. Vandaar dat wetenschappers veel onderzoek doen naar massaverandering van de ijskap: de massa-balans.

Figuur 1. Een weergave van de voornaamste processen die een rol spelen bij de afname of aangroei van ijs op een ijskap. Bron: Zwally et al figuur 1.

Lees verder

If we burn it all, we melt it all

De titel van dit blogstuk is een uitspraak van Ricarda Winkelmann, de hoofdauteur van een recent artikel over de relatie tussen koolstofemissies en de stabiliteit van de Antarctische ijskap (Open Access, persbericht: hier). Als we de gehele winbare voorraad (zoals die nu ingeschat wordt) aan fossiele brandstoffen in een paar eeuwen opstoken, zal al het ijs op Antarctica verdwijnen. Dat duurt even – duizenden jaren – maar dan hebben we ook wat. Al dat gesmolten ijs van Antarctica alleen al zorgt namelijk voor een zeespiegelstijging van uiteindelijk circa 58 meter.

Voor verschillende scenario’s van de toekomstige CO2-emissies hebben Winkelmann e.a. via een uitgebreid klimaatmodel (een Earth System Model) de CO2-concentraties en het temperatuurverloop berekend voor de komende duizenden jaren. Dit is vervolgens gecombineerd met een ijskap-rekenmodel (PISM) om de gevolgen van de emissies voor de ijskap van Antarctica vast te stellen. De emissiescenario’s die gebruikt zijn variëren van een extra totale koolstofuitstoot van 93 gigaton tot 12,000 gigaton na het jaar 2010 (dit betreft dus niet het aantal gigaton CO2 maar alleen de C in CO2, 1 gigaton C komt overeen met 3,66 gigaton CO2). Ter vergelijking, het IPCC schat de totale hoeveelheid koolstof die al uitgestoten is tot 2011 op 515 gigaton (AR5 SPM bladzijde 25) en jaarlijks emitteren we nu circa 10 gigaton koolstof per jaar.

In de emissiescenario’s van de studie neemt de CO2-uitstoot in de nabije toekomst verder toe om na een maximum terug te vallen naar 0, dit alles in een tijdsbestek van enkele honderden jaren. Zie figuur 1A voor de CO2-emissies en 1B voor de CO2-concentratie in de atmosfeer. De rode lijn komt overeen met een extra uitstoot van 10,000 gigaton aan koolstof en dat is vergelijkbaar met het verbranden van een hoeveelheid fossiele brandstoffen die volgens het IPCC AR5-WGIII rapport winbaar is (tabel 7.2 bladzijde 525 geeft 8,500 – 13,500 gigaton aan hulpbronnen).

Figuur 1. De CO2-emissiescenario’s zoals gebruikt in Winkelmann et al. (A) en de resulterende CO2– concentratie in de atmosfeer (B). De totale range van koolstofemissies loopt van 93 tot 12,000 gigaton koolstof (dus inclusief de grijze lijnen).

Lees verder

De risicoanalyse van James Hansen en het mijnenveld van de risicocommunicatie

Hansen fig22

Als het de bedoeling van James Hansen was om met zijn nieuwe artikel opschudding te veroorzaken, dan is dat wel gelukt. Een zoekopdracht bij Google naar recente nieuwsartikelen met de termen “Hansen” en “climate” levert honderden resultaten op. In Nederland besteedden onder meer De Volkskrant en Nieuwsuur aandacht aan het artikel.

Het artikel met de titel “Ice melt, sea level rise and superstorms: evidence from paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2 °C global warming is highly dangerous” is geen soloactie van Hansen. Hij heeft 16 coauteurs: wetenschappers uit de VS, Frankrijk, Duitsland en China. Hansen presenteert zich wel nadrukkelijk als het boegbeeld van het onderzoek en hij laat er geen twijfel over bestaan dat hij er maatschappelijke consequenties aan verbindt. Ook in het artikel zelf doet hij dat. In de conclusies geeft hij als veilige bovengrens voor de CO2-concentratie een waarde van 350 ppm, dat is 50 ppm lager dan de huidige concentratie. Hij meent dat dit een haalbare doelstelling is voor het eind van de eeuw.

Hansen en zijn coauteurs hebben gekozen voor een benadering die voor risicoanalisten heel gebruikelijk is, maar in de doorgaans terughoudende (klimaat)wetenschappelijke wereld minder. Ze geven daarmee gehoor aan de oproep van Kerry Emanuel van vorig jaar om aandacht te geven aan zogenaamde staartrisico’s. Al gebiedt de eerlijkheid wel te zeggen dat het niet helemaal duidelijk is of Hansen het scenario dat in het artikel wordt behandeld ook als staartrisico ziet. Het artikel wekt wat meer die indruk dan zijn publieksoptredens. Juist met die publieksoptredens begeeft hij zich in een mijnenveld. Risicocommunicatie heeft sinds de jaren ’80 van de vorige eeuw de nodige aandacht gehad in Nederland (en daarbuiten) en degenen die zich ermee bezig hebben gehouden weten dat er heel veel mis kan gaan. Lees verder

What’s up met de ijskap van Antarctica?

Soms is het goed om even over je schouder naar het verleden te kijken. Een tijdje terug waren zaken die nu normaal lijken of bekend zijn nog onbekend of abnormaal. Rond de eeuwwisseling bestond bijvoorbeeld een smartphone niet en was whatsapp niet meer dan een verbastering van Bugs Bunny’s “what’s up doc”. Aangaande Antarctica had men in 2001 het idee dat daar voorlopig weinig zou veranderen, zo kun je in het Third Assessment Report van het IPCC namelijk het volgende lezen:
“The Antarctic ice sheet is likely to gain mass because of greater precipitation…”

Dat was dus in de tijd dat niemand verkondigde dat de opwarming van de aarde zogenaamd gestopt zou zijn. Inmiddels is die zin uit het derde IPCC rapport al geruime tijd achterhaald want de Antarctische ijskap verliest massa en niet zo’n beetje ook, circa 160 Gt/jaar over 2010-2013 (zie ook dit blogstuk van Hans). Onderstaande figuur 1, afkomstig uit het laatste IPCC rapport, laat zien dat dit massaverlies aan landijs ongeveer na 2000 duidelijke vormen begon aan te nemen. Daarna volgt een beknopt overzicht van diverse publicaties hierover vanaf begin 2014 die mij zijn opgevallen.

Figuur 1. Het cumulatieve massaverlies (linkeras) en het equivalent in mm zeespiegelstijging (rechteras) van Antarctica vanaf 1991 t/m 2012 (IPCC AR5 figuur 4.16).

Lees verder

Verdwijnen van sneeuwlaag vergroot kans dat ijsplaten in Antarctica opbreken

Door Peter Kuipers Munneke
Een re-blog van de post op de homepage van Peter:
http://www.staff.science.uu.nl/~kuipe117/meltshelves_nl.php

Instortende ijsplaten

Sinds de jaren ’70 is ongeveer 20% van alle ijsplaten rondom het Antarctisch Schiereiland verdwenen. Maar deze drijvende gletsjers smolten niet zomaar weg: ze vielen in slechts een paar weken in duizenden ijsbergen uiteen. De gletsjers die vroeger in deze ijsplaten stroomden, versnelden daarna plotseling, waardoor sindsdien 3 tot 4 keer zo veel ijs de oceaan in stroomt. Dat verklaart bijna al het massaverlies dat satellieten sinds 10 jaar in het Antarctisch Schiereiland waarnemen. Daarom willen we graag weten waarom die ijsplaten instortten, en welke ijsplaten in de toekomst hetzelfde lot kunnen ondergaan.

Satellietfoto’s van het opbreken van de Larsen B ijsplaat (zo groot als de provincie Utrecht), tussen 31 januari en 7 maart 2002. Foto’s van het National Snow and Ice Data Center.

Lees verder

KNMI: Toename Antarctisch zeeijs juist gevolg van opwarming

De gemiddelde Nederlander kent het KNMI voornamelijk van de dagelijkse weersverwachting.  Daarnaast wordt er echter ook hoogwaardig onderzoek verricht o.a. op het gebied van de klimaatwetenschap. Daarin speelt het KNMI op het hoogste niveau mee.

De nieuwste KNMI publicatie, van Richard Bintanja, Geert Jan van Oldenborgh, Sybren Drijfhout, Bert Wouters en Caroline Katsman, verscheen op 31 Maart 2013 in Nature Geoscience en betreft een verklaring voor de toename van de zeeijsbedekking rond Antarctica.

In tegenstelling tot het Arctische gebied, waar de zeeijsbedekking met ca 4.1% per jaar afneemt, neemt dit in het Antarctische gebied juist toe en wel met 0.9% per jaar (zie deze NSIDC pagina of SkS post). Hoe kan dat nu als de wereld opwarmt zou je je kunnen afvragen?

De publicatie van Bintanja et al geeft een plausibele en fysisch logische verklaring voor de observaties, welke tevens door modelsimulaties onderbouwd wordt. Kort gezegd komt het er op neer dat het afsmelten van landijs (vnl door warm oceaanwater) zorgt voor een koude en zoete (en dus lichtere) laag water aan het oppervlak. Deze laag fungeert als een koude deksel op het warmere diepere water, en in dit koude oppervlaktewater kan zeeijs zich verder uitbreiden.

Lees verder

Berichtgeving over gletsjerstudie Nature geeft gevarieerd beeld

Gast-blog van Jan Wuite, Ernst Schrama en Jan Paul van Soest:

Media op glad ijs

“Gletsjers en polen smelten minder dan gedacht” kopt een artikeltje op de populaire site nu.nl. Diverse andere media geven vergelijkbare berichten over een onderzoek dat begin februari in Nature verscheen. Verwarring troef. De boodschap in enkele media lijkt te zijn: hoera, het valt allemaal reuze mee, die wetenschappers destijds overdreven. Hiermee verdwijnen echter de belangrijkste conclusies van het onderzoek achter de horizon.

Hoe moet het onderzoek dan wel worden begrepen? En hoe verhoudt het zich tot eerdere studies? Trouw, De Volkskrant en NRC (Klimaatblog) lieten overigens zien dat het mogelijk is ook adequaat over een complexe studie te berichten.

Een icecap is geen ijskap

De terminologie steekt nauw. In veel media worden gletsjers, ijskappen en polen op één hoop gegooid, het onderscheid is onduidelijk. Het artikel richt zich met name op wat in vakjargon ‘glaciers and ice caps’ (GICs) wordt genoemd. Hiermee wordt bedoeld alle ijsmassa’s op land buiten Groenland en Antarctica. De term ‘icecap’ is niet te vertalen met het Nederlandse ‘ijskap’ – waarmee doorgaans het ijs op Groenland en Antarctica wordt aangeduid, en al helemaal niet met ‘polen’ (Noord- en Zuidpool). Met ‘icecap’ wordt bedoeld: een massa ijs die het land geheel bedekt, maar met een totale omvang kleiner dan 50.000 km2.Voorbeelden hiervan vinden we in IJsland en Patagonië. Voor het ijs op Groenland en Antarctica wordt de term ‘ice sheet’ gebruikt.  De verwarring kan nog groter worden als in de reacties, zoals de blogosfeer, ook nog eens zee-ijs over dezelfde kam wordt geschoren.

Amazing Grace

Er zijn diverse manieren ontwikkeld om de massabalans – verlies of aangroeien van ijs – van gletsjers te meten. Ze hebben zo allemaal hun voor- en nadelen. Een relatief nieuwe onafhankelijke manier is om te kijken naar veranderingen in het zwaartekrachtveld van de aarde. Dit kan met behulp van de GRACE-satellieten die zeer nauwkeurig veranderingen in zwaartekracht en dus massa kunnen meten.

GRACE-metingen hebben het voordeel dat ze maandelijkse veranderingen in massa kunnen registreren, in tegenstellig tot bijvoorbeeld altimetrische methodes, die alleen veranderingen van het volume kunnen registreren. Die kunnen dan ook niet vaststellen of de totale ijsmassa daadwerkelijk afneemt; de sneeuwlaag zou immers ook compacter kunnen zijn geworden waardoor wel de dikte, maar niet de massa afneemt. Er zijn ook nadelen. Zo zijn de GRACE-satellieten nog niet zo lang actief, sinds 2002, en de periode waarin veranderingen kunnen worden gemeten is bijgevolg ook nog niet zo lang. Ook is de ruimtelijke resolutie van GRACE aan de hoge kant –meer dan 300 km. GRACE-metingen worden daarnaast ook nog eens ‘vervuild’ door andersoortige massaveranderingen; denk aan veranderingen in de oceanen, de atmosfeer, water op land en glacio-isostatic adjustment, het ‘opveren’ van de onderliggende landmassa als de zwaartekrachtdruk van ijs door smelt afneemt. Al deze invloeden moeten worden gemodelleerd om tot een juist beeld te komen van het totale ijsverlies.

GRACE-metingen worden al enkele jaren gebruikt om ijsverlies op Antarctica en Groenland in kaart te brengen. Het recente Nature-artikel is een poging om consistent massaveranderingen van glaciers and ice caps (GIC’s) op aarde in kaart te brengen. Alle gebieden zijn apart in detail geanalyseerd. En passant wordt daarbij ook nog even Groenland en Antartica in ogenschouw genomen.

Monnikenwerk

Voordat met GRACE kon worden gemeten moesten schattingen van het massaverlies worden gemaakt op grond van onder meer directe waarnemingen, (oude) fotobeelden, toetsing daarvan aan modellen, en de extrapolatie van een beperkt aantal schattingen naar een schatting voor ijsverlies bij GIC’s over de hele aarde. Monnikenwerk. Recent promoveerde zo’n “monnik”, Paul Leclercq, aan de Universiteit van Utrecht op zo’n exercitie.

Er zijn circa 160.000 gletsjers en ijskappen op aarde; slechts voor een beperkt aantal hiervan is dit soort monnikenwerk verricht. Op basis daarvan vond dan de extrapolatie naar wereldwijd ijsverlies plaats. Omdat de metingen relatief vaak aan lager gelegen gletsjers zijn verricht zijn eerdere inschattingen van het massaverlies wellicht hoger uitgevallen. Dit lijkt met name het geval te zijn geweest in de Himalaya (maar ook daar neemt het ijs af). De onderzoekers stellen:

The GIC rate for 2003–2010 is about 30 per cent smaller than the previous mass balance estimate that most closely matches our study period. 

Maar wat ook duidelijk uit de studie naar voren komt is dat – hoewel soms individuele gletsjers groeien – in geen van de vergletsjerde gebieden op aarde thans significante ijsgroei plaatsvindt. In veel gebieden neemt het ijs zeer sterk af, met name in Alaska, Arctisch Canada en Patagonië. 

Veranderingen in ijsdikte (cm water equivalent/jaar) gedurende 2003-2010 zoals gemeten m.b.v. GRACE (exclusief Groenland en Antarctica).

In diverse publicaties over de Nature-studie wordt ook gesuggereerd dat Groenland en Antarctica minder snel smelten dan verwacht. Dat is onjuist – de studie bevestigt namelijk eerdere metingen die aan die grote ijskappen zijn gedaan. Deze nemen niet alleen enorm af, maar de afname versnelt bovendien.

De studie bevestigt eerdere studies wat betreft de mate van zeespiegelstijging door smeltend ijs, en laat zien dat dit ongeveer de helft van de totale zeespiegelstijging is. De andere helft wordt veroorzaakt door uitzetting van opwarmend water. De onderzoekers schrijven:

The total contribution to sea level rise from all ice-covered regions is thus 1.48 ± 0.26 mm/yr, which agrees well with independent estimates of sea level rise originating from land ice loss and other terrestrial sources.

Nuances

Toekomstig onderzoek zal ongetwijfeld weer tot nieuwe inzichten leiden en mogelijk wat andere waarden opleveren voor de massabalansen. Zo werkt wetenschap nu eenmaal: de huidige beste kennis kan later weer vervangen worden door nog weer betere kennis. Immers, óók bij de geavanceerde satellietmetingen met GRACE zijn er onzekerheidsmarges van circa 10% in de zo bepaalde massabalansen. Om die te kunnen maken waren – op andere studies gebaseerde – veronderstellingen nodig om te corrigeren voor het eerdergenoemde effect van ‘terugveren’ van de aarde bij verlies aan ijsmassa. Voor Groenland is dit zogeheten postglaciale opheffingseffect waarschijnlijk beter bekend dan voor Antarctica.

Voor wat betreft de smeltende gletsjers zit een deel van de onzekerheid in de aard van de metingen met GRACE. Een ander deel van de onzekerheid wordt veroorzaakt door de modellen die worden gebruikt om op basis van de GRACE-meetgegevens ijsmassabalansen te maken.

Als we al deze nuances in beschouwing nemen, dan was wellicht een betere kop voor de media geweest: ‘Studie Universiteit van Colorado, Boulder laat zien dat gletsjers en ijskappen wereldwijd jaarlijks miljarden ton aan ijs verliezen’. Maar ja, dat komt natuurlijk minder sensationeel over dan ‘gletsjers en polen smelten minder dan gedacht’.

Jan Wuite, glacioloog-geoloog Universiteit van Luxemburg
Ernst Schrama, Technische Universiteit Delft, expert satellietmetingen
Jan Paul van Soest, partner De Gemeynt – adviseurs en entrepreneurs in duurzaamheid

Voor de liefhebbers: hier is het oorspronkelijke Nature artikel, en een “news & views” daarover (beiden achter een paywall). 

Nadere tekst en uitleg over het onderzoek:
University of Colorado
PhysOrg (eveneens herkomst van de figuur, Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Colorado)
Video blog over de Nature studie

Nadere achtergrond en andere studies:
Klimaatportaal FAQ “smelten de ijskappen?”